Pierre-Alain BARRY
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Pierre-Alain BARRY
Durée de vie des outils de coupe La qualité du travail d’un outil de coupe dépend de son degré d’usure. Cette usure a une influence directe sur : • La qualité de la surface obtenue • La tenue de l’outil dans le temps (plus il sera usé, plus il s’usera vite) • La puissance nécessaire à la coupe (plus il sera usé, moins il coupera) La durée de vie de l’outil sera conditionnée en fonction de son degré d’usure. Sur le poste de travail, la durée de vie de l’outil s’exprimera comme : • un volume de copeaux produit entre deux changements d’arête, • un nombre de pièces usinées entre deux changements d’arête, • une longueur usinée entre deux changements d’arête. Critère d'usure : VBmax KT L'usure en dépouille Vb : Elle s'observe sur la face de dépouille principale. Elle apparaît suivant une bande striée brillante, parallèle à l'arête de coupe principale. L'usure en cratère KT : Elle s'observe sur la face de coupe et apparaît sous forme d'une cuvette créée par le frottement du copeau sur cette face. T (min) A T3 Loi d'usure : - Principe on fixe une vitesse de coupe Vi et on usine avec l'outil jusqu'à ce que le critère d'usure soit atteint (généralement VB=0,3) et on note le temps effectif de coupe Ti. - En reportant sur un graphe les couples (Vi, Ti), on obtient une courbe qui a cette allure. BTS CIM 2008-2009 T2 T1 Durée de vie des outils de coupe B Vc (m/min) V3 V2 V1 1/ 5 Dans la zone A-B, on peut écrire : T = Cv x Vk Log T (min) Modèle de TAYLOR simplifié, Cv et k sont des coefficients. Représenté dans un repère à coordonnées logarithmiques, la portion A-B est pratiquement une droite. T3,V3 T2,V2 Log T= Log Cv + k log V Si on connaît la durée de vie T1 pour la vitesse de coupe V1, et la durée de vie T2 pour la vitesse de coupe V2, alors on peut déterminer facilement Cv et k. k= log T0 − log T1 log V0 − log V1 + Cv = 10 + T1,V1 1 1 + V3 V2 Log Vc (m/min) (log t − k log v ) K dépend surtout de l'outil. Il est seulement possible de dire qu'il se situe entre -12 et 1. Cv dépend surtout du matériau usiné et des conditions de coupe. Il est encore plus difficile de lui donner un ordre de grandeur : 104 < Cv < 1014 Dans la pratique, on trouvera la valeur de la vitesse de coupe dans des bases de données fournies par les fabricants qui ont réalisés des campagnes expérimentales pour déterminer les valeurs de Cv et de k en fonction des caractéristiques de leurs outils (matière, revêtement, géométrie, …). Exemple : Sandvik coromant TITEX (perçage) CSS (fraisage) BTS CIM 2008-2009 Durée de vie des outils de coupe 2/ 5 Recherche de la vitesse de coupe économique Le coût de fabrication d'une pièce est la somme de quatre coûts: le coût d'utilisation de la machine, le coût de l'outil, le coût de changement d'outil, les frais fixes. Le coût d'utilisation de la machine Cm : Il comprend le coût de la coupe (usinage) et les coûts improductifs (approche rapide, dégagement, etc.) - Le coût de la coupe Cc est le produit du temps de coupe tc (obtenu par chronométrage ou par calcul) par le taux machine cm. Cc = Tc x Cm Plus la vitesse de coupe va augmenter, plus le temps de coupe va diminuer. Quand on augmente Vc, on diminue le coût de la coupe. - le coût improductif est le produit du temps improductif ti par le taux machine cm. Ci = Ti x Cm Les paramètres de coupe ne font pas varier Ti Cm / pièce Cc Ci Vitesse de coupe BTS CIM 2008-2009 Durée de vie des outils de coupe 3/ 5 Le coût de l'outil : C'est le prix d'une arête de coupe (Po) divisé par le nombre de pièces que l'on peut usiner avec une arête (p). Cs = Po/p Plus la vitesse de coupe va augmenter, plus le nombre de pièce que l'on pourra usiner avec une arête va diminuer. Quand on augmente Vc, on augmente le coup de l'outil. Cs / pièce Vitesse de coupe Coût de changement d'outil : Le coût de changement d'outil Ccs est le produit du temps de changement de l'arête de coupe (Tcs) par le taux machine (cm), divisé par le nombre de pièce réalisées entre deux changement d'arête (p) Ccs = Tcs x cm / p Plus la vitesse de coupe va augmenter, plus le nombre de pièce que l'on pourra usiner avec une arête va diminuer. Quand on augmente Vc, on augmente le coup de changement d'outil. Ccs / pièce Vitesse de coupe BTS CIM 2008-2009 Durée de vie des outils de coupe 4/ 5 Les coûts fixes par pièce (Cf): Ils n'interviennent pas dans la recherche de l'optimisation des conditions de coupe. Notion de vitesse économique: La vitesse de coupe économique est la vitesse pour laquelle le coût d'usinage de la pièce (Cu) est minimum. Cu = Cm + Cs +Ccs + Cf Il existe une zone pour laquelle le coût d'usinage est minimum, c'est la zone des vitesses de coupe économiques Zone des vitesses économiques Coût par pièce Vitesse de coupe Calcul de la durée de vie économique Te : Po Te = −(k + 1). + Tcs cm Avec k coefficient de Taylor Calcul de la vitesse de coupe économique Ve : Ve = Cv −1/ k .Te1/ k Nb : les frais fixe, les temps improductifs, l'avance, la longueur de passe, et la profondeur de passe n'apparaissent pas dans le calcul de l'optimisation. BTS CIM 2008-2009 Durée de vie des outils de coupe 5/ 5